D'une manière générale, la biométrie a pour objectif d'identifier des individus, notamment à partir de leurs caractéristiques biologiques. Cette pratique tend à remplacer les méthodes traditionnelles de vérification d'identité des individus ; entre autres, les mots de passe et les codes de sécurité. Au quotidien, la biométrie trouve de vastes applications et la recherche de nouvelles méthodes biométriques est d'actualité. L'objectif de notre thèse consiste à développer et d'évaluer de nouvelles modalités biométriques basées sur des caractéristiques infalsifiables, ne pouvant être modifiées volontairement. Dans ce contexte, les signaux physiologiques sont pris en considération. Ainsi, nous avons proposé trois méthodes d'identification biométriques. La première méthode utilise l'électrocardiogramme (ECG) comme signature individuelle, alors que la deuxième est basée sur l'utilisation des signaux électromyographiques (EMG) de surface en réponse à une force d'intensité fixe. Enfin, la dernière technique explorée, utilise les réponses motrices obtenues suite à une stimulation électrique. Ces méthodes consistent d'abord à acquérir les signaux physiologiques chez des personnes saines. Ces signaux sont modélisés par des réseaux d'ondelettes afin d'en extraire des caractéristiques pertinentes. La phase d'identification automatique est effectuée par des réseaux de neurones. D'après les résultats obtenus suite à des expériences effectuées, les méthodes proposées conduisent à des performances d'identification intéressantes. La première méthode, utilisant le signal électro- cardiographique, permet d'obtenir un taux de reconnaissance de 92%, alors que l'identification par les signaux EMG, en réponse à une force d'une intensité fixe, permet une identification correcte à 80%. Enfin, une performance de 95% est obtenue par l'identification par réponse motrice. Pour ces trois techniques explorées, la robustesse par rapport au bruit à été étudiée

Avec l’apparition des nouvelles technologies de communication, le nombre des systèmes embarqués avionique et automobile est en constante augmentation. La gestion des communications entre ces systèmes devient alors de plus en plus complexe à mettre en oeuvre dans un contexte où les contraintes temporelles et environnementales sont très fortes et où le taux d’échanges de messages en augmentation continuelle. L’utilisation optimale des réseaux pour acheminer les données tout en respectant les contraintes temporelles imposées est essentielle du point de vue de la sûreté de fonctionnement. Historiquement, pour répondre aux problématiques d’efficacité et de sûreté, les industriels ont développé une palette de réseaux embarqués dédiés à leurs applications cibles (CAN, LIN, . . . ). Ces réseaux présentaient des débits relativement faibles à un moment où un besoin croissant en bande passante se faisait ressentir. le choix d’utiliser le concept de composants dit ‘sur étagères’ (off the shelf COTS) permettait alors de pallier à ce nouveau besoin. Dans un souci de conservation des capacités des réseaux à garantir les contraintes temporelles imposées par les systèmes embarqués temps réel, les industriels ont dû adapter ce concept de composants sur étagères aux systèmes embarqués. L’intérêt de l’utilisation de ces composants est un gain non négligeable en bande passante et en poids pour des coûts de développements relativement faibles. L’introduction de ces composants nouveaux s’est faite de telle sorte que leur impact sur les standards préexistants et les systèmes connectés soit minimal. C’est ainsi que les réseaux dit ‘hétérogènes’ ont vu leur apparition. Ces réseaux constituent une hybridation entre les technologies embarquées historiques et les composants sur étagère. Ils consistent en des réseaux d’extrémité utilisant des technologies éprouvées (telles que le CAN) interconnectés via des passerelles à un réseau fédérateur (backbone) utilisant des composants sur étagères. Dès lors, le défi majeur à relever lors de l’utilisation d’un réseau fédérateur est de respecter les contraintes temporelles des applications sollicitant les différents réseaux. L’objectif est mis à mal sur les points d’interconnexion des réseaux hétérogènes (Passerelles). Ainsi l’approche principale utilisée pour le passage d’un réseau à un autre est l’encapsulation de trames. Pour atteindre l’optimalité de performance de cette technique plusieurs paramètres sont à prendre en compte tels que le nombre de trames à encapsuler, les ordonnancements utilisés, le coût en bande passante ainsi que l’impact sur les distributions de délais (gigue). Dans l’optique de préservation des performances des réseaux, l’objet de nos travaux porte sur l’étude, la comparaison et la proposition de techniques permettant l’interconnexion de réseaux hétérogènes temps réels à la fois pour des applications à faibles et à fortes contraintes temporelles. Après un état de l’art sur les réseaux temps réel, nous spécifions différentes techniques d’interconnexion de réseaux hétérogènes, puis, nous présentons une étude de cas basée sur une architecture réseau interconnectant différents bus CAN via un réseau fédérateur sans fil Wi-Fi. L’étude que nous avons menée montre, par le biais de différentes simulations, que cette architecture réseau est une bonne candidate pour la transmission de flux à contraintes temporelles faibles. Une architecture réseau interconnectant différents bus CAN via un réseau fédérateur Ethernet commuté est ensuite considérée dans une seconde étude de cas ciblant les applications à fortes contraintes temporelles. Dans un premier temps, nous prenons en compte le cas d’un réseau fédérateur Ethernet-PQSE et, dans un second temps, le cas d’Ethernet-AVB. Cette étude nous permet de montrer l’impact des différentes techniques d’interconnexion sur les délais des flux du réseau.

L'inférence des réseaux de régulation de gènes (RRG) à partir de données d'expression est un défi majeur en biologie. L’arrivée des technologies de mesure de transcriptomique à l’échelle de la cellule a suscité de nombreux espoirs, mais paradoxalement elles montrent une nouvelle complexité du problème d’inférence des RRG qui limite encore les approches existantes. Nous avons commencé par montrer, à partir de données d'expression en cellules uniques acquises sur un modèle aviaire de différenciation érythrocytaire, que les RRG sont des systèmes stochastiques à l'échelle de la cellule et qu'il y a une évolution dynamique de cette stochasticité au cours du processus de différenciation (Richard et al, PLOS Comp.Biol., 2016). C'est pourquoi nous avons développé par la suite un modèle de RRG mécaniste qui inclus cette stochasticité afin d'exploiter au maximum l'information des données expérimentales à l'échelle de la cellule (Herbach et al, BMC Sys.Biol., 2017). Ce modèle décrit les interactions entre gènes comme un couplage de processus de Markov déterministes par morceaux. En régime stationnaire une formule explicite de la distribution jointe est dérivée du modèle et peut servir à inférer des réseaux simples. Afin d'exploiter l'information dynamique et d'intégrer d'autres données expérimentales (protéomique, demi-vie des ARN), j’ai développé à partir du modèle précédent une approche itérative, intégrative et parallèle, baptisée WASABI qui est basé sur le concept de vague d'expression (Bonnaffoux et al, en révision, 2018). Cette approche originale a été validée sur des modèles in-silico de RRG, puis sur nos données in-vitro. Les RRG inférés affichent une structure de réseau originale au regard de la littérature, avec un rôle central du stimulus et une topologie très distribuée et limitée. Les résultats montrent que WASABI surmonte certaines limitations des approches existantes et sera certainement utile pour aider les biologistes dans l’analyse et l’intégration de leurs données. / Inference of gene regulatory networks from gene expression data has been a long-standing and notoriously difficult task in systems biology. Recently, single-cell transcriptomic data have been massively used for gene regulatory network inference, with both successes and limitations.In the present work we propose an iterative algorithm called WASABI, dedicated to inferring a causal dynamical network from timestamped single-cell data, which tackles some of the limitations associated with current approaches. We first introduce the concept of waves, which posits that the information provided by an external stimulus will affect genes one-byone through a cascade, like waves spreading through a network. This concept allows us to infer the network one gene at a time, after genes have been ordered regarding their time of regulation. We then demonstrate the ability of WASABI to correctly infer small networks, which have been simulated in-silico using a mechanistic model consisting of coupled piecewise-deterministic Markov processes for the proper description of gene expression at the single-cell level. We finally apply WASABI on in-vitro generated data on an avian model of erythroid differentiation. The structure of the resulting gene regulatory network sheds a fascinating new light on the molecular mechanisms controlling this process. In particular, we find no evidence for hub genes and a much more distributed network structure than expected. Interestingly, we find that a majority of genes are under the direct control of the differentiation-inducing stimulus. Together, these results demonstrate WASABI versatility and ability to tackle some general gene regulatory networks inference issues. It is our hope that WASABI will prove useful in helping biologists to fully exploit the power of time-stamped single-cell data.

L'objectif de cette thèse est d’étudier différentes méthodes de prévision de la défaillance d'entreprises aussi bien en statique qu'en dynamique. Plus précisément, dans l'approche statique, nous avons recouru aux méthodes de sélection des variables discriminantes en utilisant les réseaux de neurones. Nous avons ainsi proposé deux nouvelles procédures relevant de ces méthodes.La première, fondée sur le critère HVS, intitulée HVS-AUC, nous a permis i) de construire un modèle plus parcimonieux par rapport à l’ADL ; ii) de dégager un ensemble de variables stables à la fois non conjoncturelles et avec un fort pouvoir explicatif. A l'inverse, la seconde technique est basée sur la procédure forward ou plus exactement sur forward-AUC. Cette méthode fait apparaître des résultats comparables à l'ADL mais avec moins de variables explicatives. Elle permet notamment de détecter les ratios jugés les plus pertinents selon ADL et HVS-AUC.Nous avons de plus utilisé des méthodes d'apprentissage de structure de réseaux bayésiens pour essayer d'améliorer la performance de classification des entreprises. Nous avons mobilisé une technique intitulée "Max-Min Hill-Climbing" ou MMHC. Nous avons analysé les performances de classification d'un algorithme combiné entre MMHC et le modèle de base d'un réseau bayésien naïf (BN). Cette nouvelle méthode a été nommée BN-MMHC (Bayes naïf augmentée par MMHC). Les résultats obtenus confirment néanmoins l'opinion dominante : pour ce qui est du pouvoir discriminant, aucune structure ne semble à même de concurrencer BN de manière significative.Dans la deuxième approche dynamique, nous avons mis plus l'accent sur les facteurs non mesurables a priori et sur des facteurs explicatifs impossibles à appréhender dans un cadre statique. Nous avons mobilisé dans un premier volet les variables macroéconomiques pour mieux estimer le risque de défaut. Dans un second volet, nous avons utilisé une modélisation alternative permettant d'appréhender correctement les chocs que peuvent subir les entreprises au cours du temps. De ce fait, nous avons évalué ainsi l'effet de la propagation de ces chocs. / The objective of this thesis is to study bankruptcy prediction models from both static and dynamic viewpoints. More precisely, in the static approach, we used the methods of selecting discriminating variables using the neural networks. We thus proposed two new procedures relating to these methods. The first one is based on the criterion HVS called HVS-AUC and allowed to 1) build a more parsimonious model compared to the LDA, 2) identify a set of variables both static and non-cyclical with a strong explanatory power. Conversely, the second technique is based on the forward procedure, more precisely on forward-AUC. This method shows results comparable to the LDA but with fewer variables. It allows the detection of ratios considered as the most relevant according to LDA and HVS-AUC. We have also used methods of structure learning of Bayesian networks to improve the performance of classification of firms. We have mobilized a technique called "Max-Min Hill-Climbing" or MMHC. Specifically, we plan to analyze the performance of classification of an algorithm that mixes both MMHC and the canonical model of a naive Bayes network (NB). This new method could be called NB-MMHC (naive Bayes augmented by MMH C). The results confirm the prevailing view: as for the discriminatory power, no structure seems to be able to significantly compete with NB. In the second dynamic approach, we put more emphasis on factors not measurable a priori and also on explanatory factors impossible to capture within a static framework. In the first phase, we used the macroeconomic variables to better estimate the risk of default. In the second part, we used an alternative model to better estimate the shocks that firms could undergo over time. We therefore evaluate the propagation effects of theses shocks

L'Internet, le réseaux des réseaux, est indispensable à notre vie moderne et mondialisée et en tant que ressource publique il repose sur l'inter opérabilité et la confiance. Les logiciels libres et open source jouent un rôle majeur pour son développement. Les points d'échange Internet (IXP) où tous les opérateurs de type et de taille différents peuvent s'échanger du trafic sont essentiels en tant que lieux d'échange neutres et indépendants. Le service fondamental offert par un IXP est une fabrique de commutation de niveau 2 partagée. Aujourd'hui les IXP sont obligés d'utiliser des technologies propriétaires pour leur fabrique de commutations. Bien qu'une fabrique de commutations de niveau 2 se doit d'être une fonctionnalité de base, les solutions actuelles ne répondent pas correctement aux exigences des IXPs. Cette situation est principalement dûe au fait que les plans de contrôle et de données sont intriqués sans possibilités de programmer finement le plan de commutation. Avant toute mise en œuvre, il est primordial de tester chaque équipement afin de vérifier qu'il répond aux attentes mais les solutions de tests permettant de valider les équipements réseaux sont toutes non open source, commerciales et ne répondent pas aux besoins techniques d'indépendance et de neutralité. Le "Software Defined Networking" (SDN), nouveau paradigme découplant les plans de contrôle et de données utilise le protocole OpenFlow qui permet de programmer le plan de commutation Ethernet haute performance. Contrairement à tous les projets de recherches qui centralisent la totalité du plan de contrôle au dessus d'OpenFlow, altérant la stabilité des échanges, nous proposons d'utiliser OpenFlow pour gérer le plan de contrôle spécifique à la fabrique de commutation. L'objectif principal de cette thèse est de proposer "Umbrella", fabrique de commutation simple et pragmatique répondant à toutes les exigences des IXPs et en premier lieu à la garantie d'indépendance et de neutralité des échanges. Dans la première partie, nous présentons l'architecture "Umbrella" en détail avec l'ensemble des tests et validations démontrant la claire séparation du plan de contrôle et du plan de données pour augmenter la robustesse, la flexibilité et la fiabilité des IXPs. Pour une exigence d'autonomie des tests nécessaires pour les IXPs permettant l'examen de la mise en œuvre d'Umbrella et sa validation, nous avons développé l'"Open Source Network Tester" (OSNT), un système entièrement open source "hardware" de génération et de capture de trafic. OSNT est le socle pour l"OpenFLow Operations Per Second Turbo" (OFLOPS Turbo), la plate-forme d'évaluation de commutation OpenFlow. Le dernier chapitre présente le déploiement de l'architecture "Umbrella" en production sur un point d'échange régional. Les outils de test que nous avons développés ont été utilisés pour vérifier les équipements déployés en production. Ce point d'échange, stable depuis maintenant un an, est entièrement géré et contrôlé par une seule application Web remplaçant tous les systèmes complexes et propriétaires de gestion utilisés précédemment. / In almost everything we do, we use the Internet. The Internet is indispensable for our today's lifestyle and to our globalized financial economy. The global Internet traffic is growing exponentially. IXPs are the heart of Internet. They are highly valuable for the Internet as neutral exchange places where all type and size of autonomous systems can "peer" together. The IXPs traffic explode. The 2013 global Internet traffic is equivalent with the largest european IXP today. The fundamental service offer by IXP is a shared layer2 switching fabric. Although it seems a basic functionality, today solutions never address their basic requirements properly. Today networks solutions are inflexible as proprietary closed implementation of a distributed control plane tight together with the data plane. Actual network functions are unmanageable and have no flexibility. We can understand how IXPs operators are desperate reading the EURO-IX "whishlist" of the requirements who need to be implemented in core Ethernet switching equipments. The network vendor solutions for IXPs based on MPLS are imperfect readjustment. SDN is an emerging paradigm decoupling the control and data planes, on opening high performance forwarding plane with OpenFlow. The aims of this thesis is to propose an IXP pragmatic Openflow switching fabric, addressing the critical requirements and bringing more flexibility. Transparency is better for neutrality. IXPs needs a straightforward more transparent layer2 fabric where IXP participants can exchange independently their traffic. Few SDN solutions have been presented already but all of them are proposing fuzzy layer2 and 3 separation. For a better stability not all control planes functions can be decoupled from the data plane. As other goal statement, networking testing tools are essential for qualifying networking equipment. Most of them are software based and enable to perform at high speed with accuracy. Moreover network hardware monitoring and testing being critical for computer networks, current solutions are both extremely expensive and inflexible. The experience in deploying Openflow in production networks has highlight so far significant limitations in the support of the protocol by hardware switches. We presents Umbrella, a new SDN-enabled IXP fabric architecture, that aims at strengthening the separation of control and data plane to increase both robustness, flexibility and reliability of the exchange. Umbrella abolish broadcasting with a pseudo wire and segment routing approach. We demonstrated for an IXP fabric not all the control plane can be decoupled from the date plane. We demonstrate Umbrella can scale and recycle legacy non OpenFlow core switch to reduce migration cost. Into the testing tools lacuna we launch the Open Source Network Tester (OSNT), a fully open-source traffic generator and capture system. Additionally, our approach has demonstrated lower-cost than comparable commercial systems while achieving comparable levels of precision and accuracy; all within an open-source framework extensible with new features to support new applications, while permitting validation and review of the implementation. And we presents the integration of OpenFLow Operations Per Second (OFLOPS), an OpenFlow switch evaluation platform, with the OSNT platform, a hardware-accelerated traffic generation and capturing platform. What is better justification than a real deployment ? We demonstrated the real flexibility and benefit of the Umbrella architecture persuading ten Internet Operators to migrate the entire Toulouse IXP. The hardware testing tools we have developed have been used to qualify the hardware who have been deployed in production. The TouIX is running stable from a year. It is fully managed and monitored through a single web application removing all the legacy complex management systems.

La popularité des plateformes mobiles telles que smartphones et tablettes génère un volume croissant de données à transférer. La principale raison de cette croissance est l'accès simplifié aux contenus vidéo sur ces plateformes. La future génération (5G) de téléphonie mobile est en cours de développement et a pour objectif d'offrir une bande passante suffisante pour de tels volumes de données. Néanmoins, un déploiement en masse de la 5G n'est pas envisagé avant 2020. De plus, la croissance est telle qu'il sera forcément intéressant de développer des solutions alternatives et complémentaires capables de délester le réseau cellulaire. L'exemple actuel le plus représentatif est le délestage de données cellulaires vers des réseaux d'accès WiFi par les principaux opérateurs mobiles. Dans ce contexte, nous proposons de déployer un nouveau réseau de contenus qui s'appuie sur les réseaux de transports publics urbains. Cette solution déploie des bornes sans-fil dans les bus et sur certaines stations de bus pour offrir du contenu aux passagers des bus. Les bus enregistrent et transportent les données, et se comportent donc comme des mules qui peuvent s'échanger des données dans certaines stations de bus. L'ensemble des bus créé un réseau de transport de données tolérantes au délai telles que de la vidéo à la demande. La création d'un tel réseau soulève de nombreuses questions. Les questions traitées dans les trois parties de cette thèse sont les suivantes: (i) le choix des stations de bus sur lesquelles une borne sans-fil doit être déployée, (ii) le choix du protocole de routage des données, (iii) la gestion efficace de la contention dans les stations et enfin (iv) la réduction du coût d'une telle infrastructure. La première partie de la thèse présente notre réseau de contenu dont l'objectif principal est de transporter de larges volumes de données. Nous montrons pour cela qu'il suffit de déployer des bornes sans-fil aux terminus des lignes de bus. Ce résultat provient de l'analyse des réseaux de transports publics des villes de Toulouse, Helsinki et Paris. Connaissant les horaires et la topologie de ces réseaux de transports, nous proposons de pré-calculer les routes pour transmettre les données dans ce réseau. Nous montrons que ce routage statique permet de réduire drastiquement le nombre de réplications de messages quand on le compare à un routage épidémique. La seconde contribution de cette thèse s'intéresse à l'échange des messages au niveau des bornes sans-fil déployées aux terminus des lignes de bus. En effet, les protocoles d'accès actuels partagent équitablement la bande passante entre les bus et le point d'accès. Dans notre cas, il en résulte une congestion importante que nous proposons de résoudre en introduisant un codage réseau XOR de proche en proche. Les flux qui se croisent sont alors combinés par la borne. Les bus transportent des paquets codés qui seront décodés au prochain saut par la borne suivante. Une analyse théorique de ce mode de communication montre que la probabilité de réception des messages peut-être augmentée au maximum de 50% et la surcharge diminuée au maximum de 50%. Pour les 3 villes européennes considérées, nous montrons par simulation que ce protocole permet d'augmenter de 35% à 48% le nombre de messages reçus. La dernière partie de cette thèse a pour objectif de réduire le coût de déploiement d'une telle architecture. Elle classifie les terminus des lignes de bus en trois ensembles qui sont équipés par des bornes sans fil de nature différentes. Les résultats de simulation montrent que pour les trois villes il est possible de garantir la connectivité de bout-en-bout tout en réduisant les coûts de déploiement d'un facteur 3. Cette architecture, dénommée 3-tier, transporte 30% plus de messages que le déploiement basique proposé en première partie. Nous montrons qu'il est possible de décharger un grand volume de données avec notre architecture. Par exemple, pour Paris, notre architecture permet de / Mobile data traffic is increasing at an exponential rate with the proliferation of mobile devices and easy access to large contents such as video. Traffic demand is expected to soar in the next 5 years and a new generation of mobile networks (5G) is currently being developed to address the looming bandwidth crunch. However, significant 5G deployments are not expected until 2020 or even beyond. As such, any solution that offloads cellular traffic to other available networks is of high interest, the main example being the successful offloading of cellular traffic onto WiFi. In this context, we propose to leverage public transportation networks (PTNs) created by regular bus lines in urban centers to create another offloading option for delay tolerant data such as video on demand. This PhD proposes a novel content delivery infrastructure where wireless access points (APs) are installed on both bus stops and buses. Buses act as data mules, creating a delay tolerant network capable of carrying content users can access while commuting using public transportation. Building such a network raises several core challenges such as: (i) selecting the bus stops on which it is best to install APs, (ii) efficiently routing the data, (iii) relieving congestion points in major hubs and (iv) minimizing the cost of the full architecture. These challenges are addressed in the three parts of this thesis. The first part of the thesis presents our content delivery infrastructure whose primary aim is to carry large volumes of data. We show that it is beneficial to install APs at the end stations of bus lines by analyzing the publicly available time tables of PTN providers of different cities. Knowing the underlying topology and schedule of PTNs, we propose to pre-calculate static routes between stations. This leads to a dramatic decrease in message replications and transfers compared to the state-of-the-art Epidemic delay tolerant protocol. Simulation results for three cities demonstrate that our routing policy increases by 4 to 8 times the number of delivered messages while reducing the overhead ratio. The second part of the thesis addresses the problem of relieving congestion at stations where several bus lines converge and have to exchange data through the AP. The solution proposed leverages XOR network coding where encoding and decoding are performed hop-by-hop for flows crossing at an AP. We conduct a theoretical analysis of the delivery probability and overhead ratio for a general setting. This analysis indicates that the maximum delivery probability is increased by 50% while the overhead ratio is reduced by 50%, if such network coding is applied. Simulations of this general setting corroborate these points, showing, in addition, that the average delay is reduced as well. Introducing our XOR network coding to our content delivery infrastructure using real bus timetables, we demonstrate a 35% - 48% improvement in the number of messages delivered. The third part of the thesis proposes a cost-effective architecture. It classifies PTN bus stops into three categories, each equipped with different types of wireless APs, allowing for a fine-grained cost control. Simulation results demonstrate the viability of our design choices. In particular, the 3-Tier architecture is shown to guarantee end-to-end connectivity and reduce the deployment cost by a factor of 3 while delivering 30% more packets than a baseline architecture. It can offload a large amount of mobile data, as for instance 4.7 terabytes within 12 hours in the Paris topology.

L’objectif principal de cette recherche vise à une meilleure compréhension des mécanismes de structuration des organisations en réseau, plus particulièrement des réseaux inter-organisationnels et tout spécialement l’exemple des réseaux spécialisés en cancérologie. Notre recherche, de type exploratoire, se voit caractérisée par un positionnement de chercheur en situation professionnelle, ainsi que par une construction autour de publications dans des revues à comité de lecture, conduisant à ce format particulier de thèse, dont les chapitres sont constitués par des articles publiés. Une première partie vise à une meilleure compréhension descriptive et ontologique des réseaux de santé. Nous nous sommes interrogés dans un premier temps sur la nature des réseaux de santé ainsi que sur leurs enjeux, puis avons analysé ensuite les mécanismes de structuration réticulaire à partir de l’exemple de la cancérologie, avant d’étudier les impacts des évolutions réglementaires sur le développement de ces réseaux. Dans un second temps, un enjeu plus explicatif et prédictif et nous a conduit à postuler du caractère labile des réseaux sanitaires et suggérer dans ce cadre une grille de lecture de leur développement au travers d’une approche ontologique. Nous proposons ainsi un cycle de vie réticulaire que nous segmentons en cinq phases successives de préhistoire, création, développement, maturité, et enfin déclin. Cette conclusion suggère une approche contingente du pilotage en fonction de ces différentes séquences et serait alors transposable à d’autres organisations en réseau. / The main objective of this research is a better understanding of the mechanisms of structuration of the networks organizations, and particularly the inter-organizational networks, especially throughout the exemple of the networks specialized in cancerology. Our research, of exploratory type, is characterized with a position of searcher in a professional situation, and also with a construction around publications in revues with a selection comitee, which lead to this particular format of these, in which chapters are constituted of publications. A first part of this these aims to a better descriptive and ontological understanding of health networks. First of all, we studied the question of the nature of health networks and their stakes, then we analyzed the mechanisms of reticular structuration throughout the case of cancerology, before studying the impacts of statutory evolutions on the development of these networks. In a second time, an explanatory and predictive objective lead us to postulate a labile characterization of the sanitary networks and suggest in this environment a way of reading their development throughout an ontological approach. So we propose a reticular life cycle which we structure in five successive phases : prehistory, creation,development, maturity and, finally, decline. This conclusion suggests a contingent approach of piloting according to these different sequences and could be transposed to other organizations in network.

Dans cette thèse, nous présentons à la fois une collection de modèles de générations de réseaux et de diffusion d'information exprimés à l'aide d'un formalisme particulier appelé la réécriture de graphes, ainsi qu'une nouvelle méthode de représentation permettant la visualisation de la diffusion d'information dans des grands réseaux sociaux. Les graphes sont des objets mathématiques particulièrement versatiles qui peuvent être utilisés pour représenter une large variété de systèmes abstraits. Ces derniers peuvent être transformés de multiples façons (création, fusion ou altération de leur éléments), mais de telles modifications doivent être contrôlées afin d'éviter toute opération non souhaitée. Pour cela, nous faisons appel au formalisme particulier de la réécriture de graphes afin d'encadrer et de contrôler toutes les transformations. Dans notre travail, un système de réécriture de graphes opère sur un graphe, qui peut être transformé suivant un ensemble de règles, le tout piloté par une stratégie. Nous commençons tout d'abord par utiliser la réécriture en adaptant deux algorithmes de génération de réseaux, ces derniers permettant la création de réseaux aux caractéristiques petit monde. Nous traduisons ensuite vers le formalisme de réécriture différents modèles de diffusion d'information dans les réseaux sociaux. En énonçant à l'aide d'un formalisme commun différents algorithmes, nous pouvons plus facilement les comparer, ou ajuster leurs paramètres. Finalement, nous concluons par la présentation d'un nouvel algorithme de dessin compact de grands réseaux sociaux pour illustrer nos méthodes de propagation d'information. / In this thesis, we present a collection of network generation and information diffusion models expressed using a specific formalism called strategic located graph rewriting, as well as a novel network layout algorithm to show the result of information diffusion in large social networks. Graphs are extremely versatile mathematical objects which can be used to represent a wide variety of high-level systems. They can be transformed in multiple ways (e.g., creating new elements, merging or altering existing ones), but such modifications must be controlled to avoid unwanted operations. To ensure this point, we use a specific formalism called strategic graph rewriting. In this work, a graph rewriting system operates on a single graph, which can then be transformed according to some transformation rules and a strategy to steer the transformation process. First, we adapt two social network generation algorithms in order to create new networks presenting small-world characteristics. Then, we translate different diffusion models to simulate information diffusion phenomena. By adapting the different models into a common formalism, we make their comparison much easier along with the adjustment of their parameters. Finally, we finish by presenting a novel compact layout method to display overviews of the results of our information diffusion method.

L’émergence des utilisateurs mobiles et la popularité croissante des services multimédias linéaires ont entrainé, ces dernières années, une augmentation impressionnante du trafic de données au sein des réseaux mobiles. En effet, le principal moteur de cette croissance est lié à la consommation de contenus vidéo de façon linéaire (télévision) ou non (vidéo à la demande) par de nombreux utilisateurs sur des appareils mobiles (tablettes, smartphones, ordinateurs portables, etc.) connectés aux réseaux cellulaires. Cependant, l’acheminement de ce trafic via le mode de transmission unicast traditionnel des réseaux cellulaires risque de générer un engorgement rapide du réseau au détriment de la qualité du service rendu. Ainsi, pour faire face cette demande continuellement croissante en débit des utilisateurs mobiles et devant la raréfaction croissante du spectre radioélectrique, les opérateurs n’ont d’autre choix que de densifier leurs infrastructures d’accès au réseau radio (RAN) et déployer des réseaux d’accès hétérogènes et hybrides exploitant plusieurs technologies (WiFi/small cells (3G/4G)) permettant le délestage du trafic de données mobiles. Dans cette optique, cette thèse porte sur la modélisation et l’optimisation d’un réseau hybride de diffusion de contenus multimédias pouvant exploiter de façon complémentaire deux infrastructures réseaux existantes et radicalement différentes, à savoir les réseaux cellulaires (LTE) et les réseaux de diffusion (DVB-T2 Lite, DVB-NGH ou éventuellement le mode broadcast LTE-eMBMS).Dans un premier temps nous nous consacrons à la modélisation et à la simulation du réseau hybride en considérant un scénario d’extension de couverture, où les deux réseaux coopèrent pour distribuer des services linéaires aux utilisateurs mobiles. A l’aide d'un simulateur système, nous évaluons les performances du réseau hybride en termes de capacité, consommation de puissance et efficacité énergétique.Dans un second temps, nous nous intéressons à l’optimisation de la capacité, de la consommation énergétique et de l’efficacité énergétique du réseau hybride pour la diffusion de ces services linéaires. Sur la base du modèle hybride, nous proposons une approche théorique, basée sur la distribution des utilisateurs, pour trouver une expression analytique de la zone de couverture optimale du réseau de diffusion tout en tenant compte de la qualité du service rendu aux utilisateurs. Les résultats théoriques et ceux obtenus à l’aide du simulateur système sont très proches. Nous étudions également l’impact de la popularité du service (en termes de nombre d’utilisateurs demandant le service) sur cette zone de couverture optimale.Enfin, nous proposons une extension au modèle de réseau hybride pour la diffusion des services non linéaires comme la vidéo à la demande, le téléchargement de fichiers, etc. Nous proposons une formalisation du problème d’optimisation en tenant compte des contraintes liées à ces services non-linéaires, en particulier le temps d’attente et de téléchargement ainsi que la fiabilité des transmissions radios.L’approche analytique proposée dans cette thèse constitue un atout précieux pour l’hybridation des réseaux cellulaires et des réseaux de diffusion. Ce modèle pourrait également permettre, d’une part d’évaluer le gain de telles approches hybrides, et d’autre part, de mettre en évidence les scénarios et stratégies de transmission de contenus multimédias les plus avantageux en fonction de critères donnés dans le contexte des réseaux « 4G avancés » voire « 5G ». / The increasing popularity of linear multimedia services such as mobile TV, broadcasting live and sports events to mobile and portable devices, has led to a dramatic growth of the mobile data traffic. Indeed, the reason of this growth is related to the consumption of video content either as a linear service (live TV) or as a non-linear service (time-shifted or on demand), by many users on different devices (tablets, smartphones, laptops, etc.) connected to a cellular network. In cellular networks, these types of services are usually delivered over unicast connections, i.e. as many times as the number of users. This strategy is likely to lead to critical situations, e.g. network congestion at the expense of the quality of service. Thus, to deal with this mobile data traffic explosion and the lack of frequency bands, operators need to densify their radio access network infrastructure (RAN) and deploy heterogeneous and hybrid access networks using multiple technologies (WiFi / small cell (3G / 4G)), that enable data offloading.In this context, this thesis focuses on the definition and optimization of a hybrid network, where a unicast network (LTE) and a broadcast network (DVB-T2 Lite, DVB-NGH, LTE-eMBMS, etc.) cooperate to deliver multimedia content to mobile and portable devices.Firstly, we focus on the modeling and simulation of the hybrid unicast-broadcast network for the delivery of linear services. We consider a coverage extension scenario, where the coverage area of the broadcast network can be adjusted with respect to the distribution of the users and the number of users requesting the service. Using the TU-Wien system level simulator, we evaluate the performance of the hybrid network in terms of capacity, power consumption and energy efficiency.Secondly, with the proposed model, we provide a theoretical method to find an analytical expression of the broadcast coverage area that optimizes the service capacity, the power consumption and the energy efficiency of the hybrid network with respect to the quality of service requirements. Indeed, the theoretical results are in agreements with the simulation ones. Based on the proposed model, we analyze the impact of the number of users requesting the service on the optimal broadcast coverage area.Finally, we focus on the extension of the proposed hybrid network for the delivery of the non-linear services such as video on demand and file download services. We state an optimization problem regarding the constraints of these non-linear services, especially the waiting and downloading time and the transmission errors. This thesis provides great insights on the potential benefits that such hybrid approaches may bring in a context of “4G advanced” and “5G” networks where the UHF broadcasting spectrum is under pressure for being partly or completely attributed to mobile broadband operators due to the predicted explosion of the mobile data traffic.

Les WMNs comportent des nœuds qui sont capables de recevoir et de transmettre des données vers de multiples destinations dans le réseau. De ce fait, les WMNs sont capables de s'auto-organiser et auto-configurer dynamiquement [5]. Chaque nœud crée et maintient la connectivité avec ses voisins. La disponibilité du mode ad-hoc basée sur la norme IEEE 802.11 permet une mise en œuvre de WMNs à faible coût. Les WMNs présentent cependant deux inconvénients majeurs liés aux interférences d'une part et à la scalabilité d'autre part [6]. (D1) Le problème des interférences (D2) Le problème de scalabilité. Les solutions existantes au niveau de la couche PHY ou de la couche MAC peuvent apporter des solutions au problème des interférences mentionné ci-dessus (cf. D1) . D'un autre côté, le problème de scalabilité dans les WMNs peut être résolu par les solutions de routage efficaces [11]. En effet, les algorithmes de routage dans les WMNs sont chargés de calculer des routes pour transporter des données de multiples sauts jusqu' à atteindre les destinations. Comme illustré dans [11], les routes les plus courtes, qui sont les solutions par défaut des algorithmes de routage classiques, ont généralement plus d'interférences. En conséquences, il faut trouver des routes qui ont moins d'interférences. Pour un objectif de routage donné et des paramètres donnés, ces routes peuvent être optimales ou sub-optimales. Les objectifs de routage peuvent être par exemple de maximiser la bande passante entre utilisateurs, ou de minimiser les pertes de paquets, etc. Les paramètres dans les problèmes de routage comprennent des métriques orientées réseau et des métriques orientées utilisateur. Les métriques orientées réseau, également appelées les métriques de la qualité de service (QoS), sont dérivées à partir des paramètres réseau comme la bande passante, le délai, la gigue, etc. En revanche, les métriques orientées vers l'utilisateur, également appelées les métriques de qualité d'expérience (QoE), sont basées sur l'expérience de l'utilisateur, tels que les notes MOS (Mean Opinion Score) qui indiquent le niveau de satisfaction de l'utilisateur. La perception de l'utilisateur est un objectif majeur des services de streaming vidéo. La plupart des algorithmes de routage existants prennent des décisions de routage en fonction d'une seule ou d'une combinaison des métriques orientées réseau. Ainsi, les algorithmes de routage dans [12, 13, 14] déterminent les routes basées sur la bande passante et la charge du réseau. Cependant, les métriques orientées réseau ne sont pas nécessairement corrélée à l'expérience de l'utilisateur [15, 16, 17, 18]. En d'autres termes, les utilisateurs peuvent ne pas être satisfaits même avec les routes optimales qui sont basées sur les métriques orientés réseau. En conséquences, il est nécessaire de développer les algorithmes de routage qui tiennent compte de métriques orientées utilisateur. Cette thèse traite d'algorithmes de routage dans les WMNs avec comme objectif d'améliorer la qualité pour les applications de streaming vidéo. Les algorithmes de routage proposés prendront des décisions de routage basées sur la perception de l'utilisateur. Dans ce contexte, toutes les solutions doivent faire face aux deux challenges suivants : (M1) l'estimation en temps réel de la perception utilisateur et (M2) découverte des routes optimales ou sous-optimales. / WMNs comprise nodes that are able to receive and forward the data to other destinations in the networks. Consequently, WMNs are able to dynamically self-organize and self-configure [5]. Each node itself creates and maintains the connectivity with its neighbors. The availability of ad-hoc mode on popular IEEE 802.11 allows low-cost implementation of WMNs. Nevertheless, WMNs have two major drawbacks: interference and scalability as discussed in [6]. (D1) Interference : The independent behaviour and arbitrary deployment of nodes in WMNs can create an extremely high interference environment, which leads to degradation in the quality of wireless connections. For instance, the Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CA) mechanism of IEEE 802.11 (CSMA/CA) has long delays and low resource utilization in dense networks [7]. Recent advancements in physical (PHY) and medium control access (MAC) layers, such as multiple-input multiple-output (MIMO) and multiple channels MAC, can overcome this challenge. The deployment of some solutions are unable in practice because of specific requirements of hardware. Moreover, some implementations such as multiple channel MAC requires high synchronization, which is difficult in WMNs [8]. (D2) Scalability: Multi-hop communication are able to improve coverage and band-width availability in wireless networks [9]. However, it has scalability issues as discussed in [10, 11]. It means that the performance of networks deteriorates significantly when the size of networks grows. PHY layer may experience an extremely noisy medium, thus causing throughput degradation at MAC layer. Moreover, the noisy environment increases the packet loss rate, which impacts significantly to network and transport layers. The existing solutions at PHY or MAC layer can solve the interference problem mentioned in D1. Meanwhile, the scalability of WMNs could be tackled by routing solutions [11]. Routing algorithms are responsible for computing routes so as to convey data through multiple hops until reaching the destinations. As shown in [11], the shortest-path routes, which are the default solutions of conventional routing algorithms, usually have more interference. The solution, subsequently, is finding other routes that have less interference. These routes could be optimal or sub-optimal with given objectives and arguments. The arguments of routing problems comprise of network-oriented metrics and User-oriented metrics. Network-oriented metrics, also called as Quality of Service (QoS) metrics, are derived from the network directly such as bandwidth, delay, jitter, etc. Meanwhile, User-oriented metrics, also called as Quality of Experience (QoE) metrics, are based on users’ experience such as mean opinion score (MOS). They represent the level of satisfaction of a users. The good perception of users is the major objective of video streaming services. Most of existing routing algorithms give routing decisions based on single or combination of network-oriented metrics. For example, the routing algorithms in [12, 13, 14] determine routes based on the bandwidth and congestion. Nevertheless, network-oriented metrics may not be well-correlated to users’ experience [15, 16, 17, 18]. In other words, users may not be satisfied even with optimal network-oriented metric routes. As a result, it is necessary to develop routing algorithms that take user-oriented metrics into account. This thesis addresses the routing of video streaming over WMNs and proposes novel routing algorithms. These routing algorithms give routing decisions based on the perception of users. To do that, the proposed solution has to address two challenges as follows :(M1) estimate users’ perception in real-time and (M2) find optimal or sub-optimal routes efficiently.